模拟信号的数字化实验.pdf

桂林电子科技大学 《现代通信原理》实验指导书 实验五 模拟信号的数字化实验 一、实验目的 1、通过脉冲编码调制与解调系统实验，加深理解脉冲编码调制与解调技术的特点。 2、了解PCM 编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。 3、了解PCM 系统帧、时隙的概念。 5、了解PCM 系统全双工通话工作过程。 二、实验内容 1、观测与测量时钟和同步信源的频率，相位关系。 2、输入音频观察PCM 发端码字的特点。 3、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析解调信号与编码信号之间的关系。 4、进行PCM 全双工数字基带系统通话实验且主观判定语音质量。 三、实验仪器和设备 1、PCM 编译码及全双工数字基带通信系统实验模块一块 2、双踪示波器一台 四、实验预习 1、模拟信号的数字化需要几步，分别是什么？ 2、电信系统一般认为话音的频率范围是多少？进行模数变换，最少需要多大的采样率？ 3、实际话筒接收到的声音，放大后用8KHz 的采样率进行数模变换，会存在什么问题？ 4、TP3067 的音频输入部分，用了两种滤波器。如果只用前一种滤波器，有什么影响？为 什么？ 5、开关滤波器的时钟频率与开关滤波器的截止频率有什么关系？ 6、实验系统中PCM 编译码的采样率是多大？有什么原因？ 7、PCM 编译码芯片中的用到哪些滤波器？这些滤波器的带宽设置是如何考虑的？ 8、实验中用到 2KHz 音频信号，这时，音频信号一个周期内的采样点数是多少？采样点 编出的码字有什么规律？ 9、输入信号为零时，TP3067 编码输出是什么码字？为什么？ 10、 每话路PCM 编码后，每秒的数据有多少比特？ 11、 我国采用的PCM 系统，一次群总共有多少个时隙，有多少个时隙作为话路使用？ 12、 我国采用的PCM 系统，一次群每秒的数据有多少比特？其中的一个话路，每秒的 数据有多少比特？ 13、 本实验板PCM 编码的码元速率是256Kbps，按照一般的PCM 编码方式，最多可以 允许传多少个话路？ 1 桂林电子科技大学 《现代通信原理》实验指导书 四、实验原理 1 简介 在现代通信系统中以PCM 为代表的编码调制技术被广泛应用于模拟信号的数字传输。PCM 的主要优点是：抗干扰能力强；失真小；传输特性稳定，尤其是远距离信号再生中继时噪声 不累积，而且可以采用压缩编码、纠错编码和保密编码等来提高系统的有效性、可靠性和保 密性。另外，PCM 还可以在一个信道上将多路信号进行时分复用传输。 2 PCM 编译码原理 脉冲调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字 信号后在信道中传输。脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信 号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟 信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。在该实验中，抽样速率采用8Kbit/s。 所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽 样值用最接近的电平值来表示。 一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制 信号，它仅为有限个数值。 所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量 化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。 由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。 单路的发、收PCM 构成原理如图 1 所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，得到限带信 号（300～3400Hz），进行脉冲抽样，变成8KHz 的重复频率的抽样信号，然后将幅度连续的 PAM 信号用“四舍五人”的办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。 对于电话，CCITT 规定抽样率为8KHz，每抽样值编8 位码，即共有28＝256 个量化值，因而 每话路PCM 编码后的标准数码率